ضغط السائل – الحوض ومقياس الضغط
العلومالقوى والحركة13–14 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلاسحب مقياس الضغط إلى أعماق مختلفة في الحوض واقرأ p = p₀ + ρgh. في الحوض المربع غيّر السائل والجاذبية وشغّل الغلاف الجوي أو أطفئه؛ وفي حوض الحجرات ذي المقاطع العريضة والضيقة لاحظ أن الضغط يعتمد على العمق فقط لا على شكل الإناء؛ وفي الحوض الغامض قِس الضغط واستنتج كثافة سائل مجهول. مقتبسة من محاكاة «Under Pressure» من PhET Interactive Simulations، جامعة كولورادو بولدر (CC BY 4.0)؛ وأعيدت كتابتها.
الدرس: الضغط في السوائل والضغط الجوي
ماذا تعرض
يزداد ضغط السائل مع العمق لأن وزن عمود السائل فوق أي نقطة يضغط عليها. وعند عمق h يكون الضغط p = p₀ + ρgh، حيث p₀ الضغط الجوي عند السطح، وρ كثافة السائل، وg تسارع الجاذبية. لذلك يعتمد الضغط على العمق والكثافة والجاذبية فقط، لا على عرض الإناء أو شكله: فالنقاط الواقعة على العمق نفسه في مقاطع متصلة مختلفة لها الضغط نفسه، كما في الأواني المستطرقة. وإذا أُطفئ الغلاف الجوي يبقى الجزء ρgh وحده. وفي الحوض الغامض يُستعمل القانون معكوسًا لإيجاد الكثافة: ρ = (p − p₀)/(g·h).
طريقة الاستخدام
في «الحوض المربع» اسحب المقياس إلى أعماق مختلفة، وغيّر السائل والجاذبية والغلاف الجوي، واضغط «إضافة مقياس» للمقارنة بين نقطتين، وغيّر «عرض الحوض» لترى أن القراءة لا تتغير. في «حوض الحجرات» اسحب المقياس إلى العمق نفسه في مقاطع مختلفة. في «الحوض الغامض» قِس الضغط واحسب الكثافة، واختر الإجابة من «السائل هو…» ثم اضغط «تحقّق»، أو اضغط «حوض جديد» لسائل آخر.
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة الحوض المربع, حوض الحجرات, الحوض الغامض
- السائل (الحوض المربع، حوض الحجرات) ماء (1000 kg/m³), بنزين (700 kg/m³), عسل (1420 kg/m³), مخصص
- الجاذبية (الحوض المربع، حوض الحجرات) الأرض (9.8 m/s²), القمر (1.6 m/s²), المشتري (24.8 m/s²), مخصص
- تشغيل الغلاف الجوي (الحوض المربع، حوض الحجرات)
- إظهار جدول الكثافات المرجعي (الحوض الغامض)
أسئلة للاستكشاف
- لماذا يعطي المقياس الضغط نفسه عند العمق نفسه في المقطع الضيق والمقطع العريض؟
- على القمر، هل يكون الضغط عند عمق 2 m في الماء أكبر أم أصغر منه على الأرض؟ ولماذا؟
- إذا قرأ المقياس 121 kPa عند عمق 2 m على الأرض، فكم تبلغ كثافة السائل تقريبًا؟
